JPH0784128A - 照光装置 - Google Patents

照光装置

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JPH0784128A
JPH0784128A JP5252158A JP25215893A JPH0784128A JP H0784128 A JPH0784128 A JP H0784128A JP 5252158 A JP5252158 A JP 5252158A JP 25215893 A JP25215893 A JP 25215893A JP H0784128 A JPH0784128 A JP H0784128A
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optical fiber
light
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plastic optical
leakage
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JP5252158A
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Tsuneo Takano
恒男 高野
Katsuhiko Shimada
勝彦 島田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一漏光性に優れ、光ファイバ側面から漏光
することができる照光プラスチック光ファイバを使った
照光装置を得ること。 【構成】 透明物質の芯材と鞘材からなるプラスチック
光ファイバであって、かつ、漏光部の鞘厚を 0.1〜2μ
mとしたプラスチック光ファイバの光入射端に開口数
0.3以下の光源を接続したことを特徴とする照光装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバの側面の全部
もしくは所望部分から漏光するプラスチック光ファイバ
を用いた照光装置に関し、より詳細には、鞘が薄膜化さ
れている照光プラスチック光ファイバに開口数 0.3以下
の光源を結合した照光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】側面から漏光するプラスチック光ファイ
バは、照明、装飾、意匠、ディスプレイなどの用途に利
用されている。
【0003】照光プラスチック光ファイバについては、
従来から種々のファイバ構造や製造法が提案されてい
る。例えば、漏光性の光ファイバに関するものが特公昭
47−42534号公報に示されている。この発明は、
機械的にまたは熱的に光ファイバの全反射部を選択的に
破壊して漏光部を形成し、この光ファイバを繊維製品と
し、面光源として使用するものである。上記従来技術以
外に、光ファイバ内を伝送する光を側面から漏らす漏光
化技術としては、光ファイバの材質、構成に特徴のある
ものとして、光ファイバ内部に透明小片を分散させるも
の(特公昭51−29951号公報)と、鞘(クラッ
ド)材としてエラストマーを使用し、光ファイバの芯−
鞘界面に構造不整を起し漏光するもの(実開昭60−1
12204号公報)と、光ファイバのコア(芯)にガラ
ス粒子などの半透明もしくは不透明な材料または気泡な
どの拡散中心を線状に分散させ、好ましくは光ファイバ
端部から離れるに従ってこの拡散中心密度を高くして均
一な照光を得るもの(特開昭63−247705号公
報)とがある。
【0004】また、光ファイバ表面を刃などで切傷を形
成するものには、旋回中の光ファイバ側面を刃物で切傷
を刻むもの(特開昭50−83044号公報)と、特定
形状の傷を光ファイバ表面に形成するもの(特開昭63
−253903号公報)と、特定位置に傷を形成するも
の(実開平4−18801)とがある。
【0005】さらに、光ファイバ表面を熱処理して粗面
化し、あるいは歪を形成するものには、光ファイバの回
りに合成繊維を螺旋状に巻き付けた状態で合成繊維を熱
収縮させ、漏光部を形成するもの(特公昭52−325
82号公報)と、加熱した突起を光ファイバに押しつけ
て所定間隔の漏光凹部を形成するもの(特開昭60−1
59707号公報)と、加熱した粗面プレートを光ファ
イバに押しつけて表面に細かい凹凸を形成するもの(特
開昭63−293505号公報、特開昭63−3185
02号公報、実開平1−3803号公報)とがある。
【0006】光ファイバを撚るもしくは機械的に押下し
て歪などを形成するものには、光ファイバを加撚して歪
を残留させるもの(特開昭50−83049号公報)
と、微細な突起を有するローラーの間に光ファイバを通
して表面に細かい凹凸を形成するもの(特開平1−27
3007号公報)と、テンションメンバの回りに光ファ
イバを撚りかけるもの(特開平2−108007号公
報、特開平2−108008号公報)と、光ファイバを
ギヤ間を通して所定間隔の傷・歪を形成するもの(特開
平3−123302号公報、特開平4−66904号公
報)とがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】種々の先行技術により
漏光光ファイバが実施され、提案されているが、これら
のものは、光ファイバ側面から多量に漏光するものの、
光伝送損失が大きくて、実用可能なファイバ長が短くな
る、もしくは、光伝送損失が小さくて芯材内を光が良好
に伝送するが、有効に光ファイバ側面から漏光せず、側
面漏光ファイバとしては未だ十分なものではない。そし
て、光源側の光ファイバ端部から離れるに従って漏光量
が減少し、均一な照光が得にくいという難点もある。
【0008】本発明は、上述の背景に基づきなされたも
のであり、その目的とするところは、側面漏光性が良好
であるにもかかわらず、光伝送損失が小さく芯材内を光
が良好に伝送し、実用可能なファイバ長を長くすること
ができるとともに、光ファイバの長さ方向に均一で、し
かも有効に光ファイバ側面から漏光することができる照
光プラスチック光ファイバを提供し、照光効率を向上さ
せる照光装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明の照
光プラスチック光ファイバを用いた照光装置により解決
できるものであり、その要旨とするところは、透明物質
の高い芯材と鞘材、必要により保護層を備えた光ファイ
バであり、漏光すべき所望部分の鞘厚が 0.1〜2μmで
あるプラスチック光ファイバの光入射端に、開口数 0.3
以下の光源を結合したことを特徴とする照光装置にあ
る。
【0010】本発明で用いられる光ファイバは、透明度
の高いクラッド(鞘)、コア(芯)、あるいはさらに必
要により保護層とを有するプラスチック系のものであ
り、その構造としては、屈折率が段階的に変化するステ
ップインデックス型マルチモード光ファイバである。
【0011】コア(芯)材を構成する素材としては、ポ
リメチルメタクリレート(以下PMMAという、本明細書に
おいてはメタクリル酸メチルの単独重合体および共重合
体を含む)、重水素化PMMA、ポリスチレン系重合体、ポ
リ−4-メチルペンテン-1、シリコン系重合体、ポリカー
ボネートなどを用いることができる。
【0012】クラッド(鞘)材としては、コア材より屈
折率が小さいものであり、本発明のプラスチック光ファ
イバ鞘材として好ましく用いうる材料は、一般式
(1)、一般式(2)および一般式(3)またはそれら
と共重合しうるビニルモノマとの共重合体が挙げられ
る。
【化1】
【化2】
【化3】
【0013】本発明で用いる鞘材を作るのに用いられ
る、一般式(1)で示される長鎖フルオロアルキルメタ
クリレートの具体例としては、1,1,2,2-テトラハイドロ
パーフルオロオクチルメタクリレート、1,1,2,2-テトラ
ハイドロパーフルオロデシルメタクリレート、1,1,2,2-
テトラハイドロパーフルオロドデシルメタクリレート、
1,1,2,2-テトラハイドロパーフルオロテトラデシルメタ
クリレート等が挙げられる。これらの化合物は単独で用
いてもよく、また2種以上を混合して用いてもよい。
【0014】一般式(2)で示される短鎖フルオロアル
キルメタクリレートの具体例としては、トリフルオロエ
チルメタクリレート、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル
メタクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピルメ
タクリレート、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロペンチ
ルメタクリレート等を代表例として挙げられる。これら
の化合物は単独で用いてもよく、また2種以上を混合し
て用いてもよい。
【0015】一般式(3)で表される単量体の具体例と
しては、例えば、1-トリフルオロメチル−2,2,2-トリフ
ルオロエチルメタクリレート、1-トリフルオロ−2,2-ジ
フルオロ、−3,3-ジフルオロ、−4,4,4-トリフルオロブ
チルメタクリレート等を代表例として示すことができ
る。これらの化合物は単独で用いてもよく、また2種以
上を混合して用いてもよい。
【0016】他の共重合可能なモノマとしては、鎖状ア
ルキル(メタ)アクリレート、環式炭化水素基を有する
メタクリル酸エステル、親水性重合体を形成しうるビニ
ル単量体が用いられる。鎖状アルキル(メタ)アクリレ
ートとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)ア
クリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n-プロピル、
(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸
−n-ブチル、(メタ)アクリル酸二級ブチル等が挙げら
れるが、メタクリル酸メチルが好ましい。環式炭化水素
基を有するメタクリル酸エステルとしては、フェニルメ
タクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アダマ
ンチルメタクリレート、(イソ)ボルニルメタクリレー
ト、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02.6]−デカ−8-
イル等が用いられる。
【0017】親水性重合体を形成しうるビニル単量体と
しては、(メタ)アクリル酸、グリシジルメタクリレー
ト、メチルグリシジルメタクリレート、アクリルアミ
ド、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒド
ロキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる
が、メタクリル酸が好ましい。
【0018】本発明の照光用光ファイバを構成する鞘
は、一般式(1)で示される化合物を30〜50重量%と、
一般式(2)、一般式(3)から選ばれた化合物20〜50
重量%、親水性基を有する化合物、とくに、メタクリル
酸10重量%以下、その他の共重合可能な化合物、とく
に、メチルメタクリレート5〜50重量%よりなる共重合
体で構成するのがよい。この共重合体は透明性が高く、
屈折率が低いという特徴を有し、また、均一延伸特性に
優れており、本発明の特徴である 0.1〜2μmという極
薄膜の鞘層形成を、他の共重合体を鞘材として用いて光
ファイバを形成する場合に比べ、容易に作り得るという
特徴を有している。
【0019】本発明に用いられる光ファイバの鞘厚は
0.1〜2μmとすることにより、その漏光特性を改善し
ており、鞘厚を薄膜化させる箇所は、光ファイバの全部
もしくは漏光すべき所望部分であり、任意の箇所に施す
ことができる。
【0020】保護材としては、クラッド材の屈折率以上
の屈折率を有する重合体にて構成することが好ましく、
本発明のプラスチック光ファイバ保護材として好ましく
用いうる材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリメチルペンテン、ナイロン、ポリエステルなど
が挙げられるが、これらの重合体のみに限定されるもの
ではない。
【0021】上記構成を有する本発明で用いる照光プラ
スチック光ファイバでは、以下のように作用効果を発揮
する。光が光ファイバの芯(屈折率n1)から鞘(屈折率
n2)に入射するとき、屈折角が90°になるような入射角
θc (臨界角)、すなわち、sinθc =n2/n1(ただ
し、n1>n2)を越える入射角の光に対しては、屈折光は
存在せず、入射した光のエネルギーは 100%反射(全反
射)して光ファイバの芯内を伝送する。その際、入射光
は一度鞘に侵入し、境界に沿ってわずかに進んでから再
び芯に逆戻りする。入射光が鞘にしみ込む深さZd(芯−
鞘界面から電界が1/eになる深さ)は、Zd=λ/[2
πn1{sin2θ1 −(n2/n121/2 ](ただし、λは
入射光波長、θ1 は入射角)で与えられる。しみ込みの
深さZd は臨界角θc に近づくほど大きくなる。λ=0.
58μm、θ1 =70°、n1=1.495 、n2=1.402 の場合、
Zd=1μmとなる。
【0022】芯材、鞘材、および保護材とからなるプラ
スチック光ファイバの全部もしくは所望部分の鞘厚を
0.1〜2μmと薄膜化することにより、屈折率の関係上
全反射する光でも鞘を越えて光がしみ出し、光ファイバ
側面からの漏光を生じる。
【0023】さらに鞘材以上の屈折率の保護材が被覆さ
れると、鞘層を越えて保護層に達した光は全反射するこ
となく保護層内に侵入し、保護材そのものの光の散乱、
あるいは保護表層の粗面などにより、透明度が高くない
ため散乱され、効率良く光ファイバの側面から漏光す
る。
【0024】この時、本発明による照光プラスチック光
ファイバから光ファイバ長さ方向に均一に漏光させるた
めには、光源から光ファイバ端部への入射光の開口数を
0.3以下にすることが必要である。これにより、光ファ
イバ中の芯から鞘への入射角θ1 も90°付近になり、光
ファイバ側面からの漏光成分は抑えられるため、長距離
にわたって漏光させることができる。さらに光ファイバ
中を伝送する光は、芯−鞘界面の不整や光ファイバの曲
げにより、入射角θ1 も90°以下の角度、すなわち、臨
界角θc に近づくようになり、光源から離れた部分でも
漏光成分が増えるようになり、均一漏光性を備えた照光
装置とすることができる。ここで光ファイバ中を伝送す
る光は、芯材、鞘材による吸収などが生じ、伝送光量は
減衰するため、漏光量としては光ファイバの長さ方向に
均一性が向上する。
【0025】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の例に
限定されるものではない。
【0026】
【実施例1】芯材としてポリメチルメタクリレート(屈
折率nD=1.495)、鞘材として1,1,2,2-テトラハイドロパ
ーフルオロオクチルメタクリレート50重量部、2,2,3,3,
3-ペンタフルオロプロピルメタクリレート30重量部、メ
タクリル酸メチル15重量部、メタクリル酸5重量部との
共重合体(屈折率nD=1.402)を用い、鞘厚5μmのプラ
スチック光ファイバを得た。この光ファイバを鞘厚 0.5
μmまで熱延伸し、照光プラスチック光ファイバとし
た。得られたプラスチック光ファイバの片端面に開口数
0.3の白色光源を接続し、光を入射したところ、光ファ
イバの長さ方向に均一で全体にわたって明るく側面漏光
した。
【0027】
【実施例2】芯材、鞘材は実施例1と同様のものを用
い、さらに保護材としてポリエチレン(屈折率nD=1.51
0)を被覆し、鞘厚5μmのプラスチック光ファイバを
得た。これを鞘厚 0.5μmまで熱延伸し、照光プラスチ
ック光ファイバとした。得られたプラスチック光ファイ
バの片端面に開口数 0.3の白色光源を接続し、光を入射
したところ、光ファイバの長さ方向に均一で全体にわた
って斑なく明るく側面漏光した。
【0028】
【実施例3】芯材、鞘材、および保護材として実施例2
で用いたものと同じものを用い、最も薄い鞘厚が 0.5μ
mの偏心プラスチック光ファイバを得た。得られたプラ
スチック光ファイバの片端面に開口数 0.3の白色光源を
接続し、光を入射したところ、光ファイバに筋を描くよ
うに長さ方向に均一で明るく側面漏光した。
【0029】
【比較例1】実施例1と同様にして得られた照光プラス
チック光ファイバの片端面に開口数0.5の白色光源を接
続し、光を入射したところ、白色光入射側で漏光量が多
くなり、長さ方向に不均一な側面漏光を示した。
【0030】
【比較例2】実施例2と同様にして得られた照光プラス
チック光ファイバの片端面に開口数0.5の白色光源を接
続し、光を入射したところ、白色光入射側で漏光量が多
くなり、長さ方向に不均一な側面漏光を示した。
【0031】
【比較例3】実施例1で用いたものと同じ材料を用い、
実施例1と同様にして鞘厚5μmのプラスチック光ファ
イバを得た。これを鞘厚3μmまで熱延伸し、照光プラ
スチック光ファイバとした。得られたプラスチック光フ
ァイバの片端面に開口数 0.3の白色光源を接続し、光を
入射したところ、側面漏光量が不十分であった。
【0032】
【比較例4】実施例2と同様にして鞘厚5μmのプラス
チック光ファイバを得、これを鞘厚3μmまで熱延伸
し、照光プラスチック光ファイバとした。得られたプラ
スチック光ファイバの片端面に開口数 0.3の白色光源を
接続し、光を入射したところ、側面漏光量が不十分であ
った。
【0033】
【発明の効果】上記実施例から実証されるように、本発
明による照光装置では、伝送損失が小さく芯材内を光が
良好に伝送し、側面漏光型照光装置として実用可能なフ
ァイバ長を長くすることができるとともに、均一で有効
に光ファイバ側面から漏光することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年10月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 照光装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明物質の芯材と鞘材とからなる光ファ
    イバであり、漏光すべき所望部分の鞘厚が 0.1μm以上
    2μm以下であるプラスチック光ファイバの光入射端
    に、開口数が 0.3以下の光源を接続したことを特徴とす
    る照光装置。
JP25215893A 1993-09-16 1993-09-16 照光装置 Expired - Lifetime JP3559297B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000035517A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光伝送体、光伝送体アレイ、イメージセンサー、レンズプレートおよび画像形成装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000035517A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光伝送体、光伝送体アレイ、イメージセンサー、レンズプレートおよび画像形成装置

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